《电机技术应用》课件 1.1.4 不同类型的变压器

三绕组变压器变压器

在变电所或发电厂中，常有三种电压等级的发、输电系统需要联系的场合。三绕组变压器的每相有3个绕组，当1个绕组接到交流电源后，另外2个绕组就感应出不同的电势。发电厂和变电所当然也可以采用两台双绕组变压器，但在一定的情况下，采用三绕组变压器较经济，且维护方便，因而这种变压器得到广泛应用。三绕组变压器的用途

在同一铁心柱上绕上一个原绕组、两个副绕组或两个原绕组一个副绕组。具有U1/U2/U3三种电压的变压器叫三绕组变压器。(同心式绕组，铁心为心式结构)

1）变电站中利用三绕组变压器由两个系统向一个负载供电，如(a)所示。

2）发电厂利用三绕组变压器把发出的电压用两种电压输送到不同的电网。如(b)所示。用途举例结构示意图三绕组变压器的结构132231321231YY升压降压1高压2中压3低压绕组布置图

每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上沿铁芯向外排列布置，一是便于绝缘，二是利于功率传递。为了绝缘使用合理，通常把高压绕组放在最外层，中压和低压绕组放在内层。容量搭配注意三绕组的容量仅代表每个绕组通过功率的能力，并不是说三绕组变压器在具体运行时，同时按此比例传递功率。

三绕组变压器的额定容量是指三个绕组中容量最大的一个绕组的容量，为了使产品标准化起见，一般三个绕组的容量配合有下列三种。变比

联结组别和变比标准联结组（GB1094-85

）：

三相三绕组电力变压器的标准联结组为：

YN,yn0,d11

和YN,yn0,y0

单相三绕组变压器的标准联结组为：

I,I0,I0

等效电路变压器自耦变压器常见的自耦变压器你认识哪些自耦变压器结构特点

自耦变压器可以由一台双绕组变压器演变过来，如果保持一个变压器两绕组的额定电压和额定电流不变，把原绕组和副绕组顺极性串联起来作为新的原边，而副绕组还同时作为副边，它的两个端点接到负载阻抗ZL，便演变成了一台降压自耦变压器。电压关系普通变压器：原、副绕组之间只有磁的联系而没有电路上的联系。自耦变压器：原、副绕组之间不仅有磁的联系而且还有电路上的直接联系。

连接绕组电阻时，原方的感应电动势等于外加电压，副方的感应电动势等于副方的端电压，变比为：U1≈E1＝4.44fN1Фm

U2＝E2＝4.44fN2Фm

负载时的磁势平衡方程式：忽略空载磁通势，则：电流关系a点的电流关系为:将②式带入①式可以得到：即：①②③③式说明在上图规定参考方向下，原边电流与副边电流相位相反,将③式带入②式得

结论：当变比k接近于1时，公共绕组中的电流I很小，这部分绕组可用截面积较小的导线绕制，以节约用铜量，并减小自耦变压器的体积与重量。电流关系

④式说明公共部分电流I与副方电流I2相位相同，因此I1、I2和I的大小关系为：相位关系为：④由④式可以推导出：S2=U1I1=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1电磁容量：由电磁感应原理从一次绕组传递到二次绕组的视在功率

传导容量：通过电路的直接联系从一次绕组直接传递到二次绕组的视在功率结论：由电源通过变压器传到负载的输出容量可分为两部分：一部分是电磁容量，它是通过绕组之间电磁感应传过去的；另一部分为传导容量，可以看做电流通过传导直接达到负载，这一部分容量不需要增加绕组容量，也是双绕组变压器所没有的。自耦变压器之所以有一系列优点，就在于它的副边可以直接向电源吸收传导功率。视在功率视在功率绕组Aa段的容量为绕组ax段的容量为

由上式可知，自耦变压器的电磁容量是额定容量的(1-1/kZ)，而在普通双绕组变压器中两者相等，这就说明在变压器的额定容量相同时，自耦变压器的绕组容量（电磁容量）比普通双绕组变压器的小，因此，自耦变压器所用材料省，尺寸小，效率高。优点1、在变压器额定容量相同时，自耦变压器的绕组容量(电磁容量)比双绕组变压器的小。当kZ越接近于1时自耦变压器的绕组容量越小，其优点越突出。因此，一般电力系统中的自耦变压器kZ=1.5～2。将图中副方的引出点a做成滑动接触形式，就演变成实验室常用的自耦调压变压器了。2、绕组容量比双绕组变压器小，所用的材料也少，从而可以降低成本。3、损耗比普通变压器要小，效率较高，因而较为经济。4、由于铜线和硅钢片用量减少，自耦变压器的重量及外形尺寸都较双绕组变压器小，可以减小变电所的厂房面积和减少运输和安装的困难。短路电流大，需要采用相应的限制和保护措施。高、低压侧有电的直接联系，高压侧发生故障会直接殃及低压侧，使用时必须正确接线。安全照明变压器不允许采用自耦变压器结构形式。123

缺点1.自耦变压器的基本构造有哪几个部分？其构造上有什么特点？2.原、副线圈上端电压的大小和相位关系如何？3.原、副边电路中的电流的大小和相位关系如何？4.原、副边公共线圈Nbc中的电流等于多少？5.与双绕组变压器相比较，自耦变压器有何特点？

思考与练习互感器变压器

电力系统为了传输电能，往往采用高电压、大电流回路把电力送往用户，无法用仪表进行直接测量。互感器又称为仪用变压器，其主要功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。

互感器与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统的电压、电流和电能；与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制。互感器性能的好坏，直接影响到电力系统测量、计量的准确性和继电器保护装置动作的可靠性。

互感器互感器1、分类：互感器可以分为电压互感器和电流互感器两大类，可以将一次回路的高电压、大电流变换为二次回路的低电压、小电流。2、功能：

变换作用：高电压、大电流变换为低电压、小电流，如100V，5A，1A。

电气隔离作用：将二次设备和一次设备相隔离，保证了设备和人身安全。3、接入方式：

电压互感器一次绕组以并联形式接入一次回路，二次负荷以并联形式接在电压互感器的二次绕组回路

电流互感器一次绕组以串联形式接入一次回路，二次负荷以串联形式接在电流互感器的二次绕组回路

电压互感器原理

电压互感器实际上是一台降压变压器，原边匝数很多，副边匝数少，将一次侧的大电压变为二次侧的小电压，然后提供给各种测量仪表和继电保护装置，主要是用于测量高压线路上的电压、功率和电能。二次电压表量程一般为100V，实际中已换算成一次电压，可以直接读数，不需换算。原边并联在电路中，匝数多1、按安装地点：户内式和户外式。35kV及以下多为户内式，35kV及以上多为户外式，其绝缘有明显差距。2、按相数：单相式和三相式。10kV及以下采用三相式。3、按绕组数：双绕组、三绕组和四绕组。4、按绝缘方式：干式、浇注式、油浸式和气体式。5、按工作原理：电磁式、电容式和新型的光电式电压互感器。

电压互感器分类

1、电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。2、电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组和所接的测量仪表、继电保护装置等设备的电压线圈并联，同时要注意极性。3、接在电压互感器二次侧的负荷容量应合适，不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。4、为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。5、电压互感器副边绝对不容许短路。电压互感器注意事项电流互感器概述

当线路中电流较大时，直接测量大电流很不方便，并且很危险，而且一般的仪表量程不够，利用电流互感器可以扩大仪表量程，保护人身安全。电流互感器的作用是把大电流按一定比例缩小，然后提供给各种测量仪表和继电保护装置，所以电流互感器主要是用于测量低压大电流线路上的电流或功率。

在我们生活中接触最多的是低压设备，所以我们一般说的互感器指电流互感器。电流互感器的原理串在电路中，流过被测电流，匝数少。电流互感器可以实现用低量程的电流表测量大电流

电流互感器一次线圈匝数很少，只有一圈或几圈，串联在被测电路中；二次线圈匝数较多，串联在测量线路或仪表中。电流互感器的应用1、电流测量在低压配电系统中需要检测线路电流大小，以此来判断三相是否平衡、线路是否过载，比如我们经常可以看到配电柜上有三个电流表和一个电压表。测量电路的方法就是将被测导线穿过电流互感器，然后电流互感器二次侧线圈的两端接电流表。为了防止电流互感器的二次侧开路产生高压，二次侧线圈的一端必须接地。2、电能测量这种最常见的是电流互感器和三相电表接线，电表的最大规格是100A，当电流超过100A就会引起电流表烧毁。为了测量大电流，我们可以采用电流互感器扩大量程，三相电表和电流互感器接线方法如右图。电流互感器的应用3、继电保护比如对于大容量的电机，如果没有合适的继电器，我们可以利用互感器把电流缩小，然后把热继电器接入电流互感器的二次回路中进行过载保护。电流互感器的应用电流互感器的量程和精度量程及读数：

二次电流表量程一般为5A。实际中已换算成一次电流，其标度尺即按一次电流分度，这样可以直接读数，不必再进行换算。

用电流互感器进行电流测量时存在一定的误差，根据误差的大小，电流互感器分下列各级：0.2、0.5、1.0、3.0、10.0。如0.5级的电流互感器表示在额定电流时，测量误差最大不超过±0.5％。精度：

1、根据被测电流的大小选择电流互感器的额定电流比，也就是要使电流互感器的初级额定电流大于被测电流。2、与电流互感器配套使用的交流电流表的量程一定要匹配。3、测量仪表所消耗的功率不要超过电流互感器的额定容量。4、电流互感器的初级串联接入被测电路，而它的次级则与待测仪表串联连接。5、电流互感器次级线圈和铁芯都要可靠接地。6、电流互感器次级线圈绝对不容许开路。电流互感器使用注意事项

电压互感器和电流互感器在作用原理上主要区别为正常运行时工作状态很不相同，表现为：

1、电流互感器二次可以短路，但不得开路；电压互感器二次可以开路，但不得短路；

2、相对于二次侧的负荷来说，电压互感器的一次内阻抗较小以至可以忽略，可以认为电压互感器是一个电压源；而电流互感器的一次却内阻很大，以至可以认为是一个内阻无穷大的电流源。3、电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值，故障时磁通密度下降；电流互感器正常工作时磁通密度很低，而短路时由于一次侧短路电流变得很大，使磁通密度大大增加，有时甚至远远超过饱和值。电流互感器和电压互感器的区别

钳表其外形与钳子相似，本质上是一台电流互感器，使用时可以将导线穿过钳形铁心，因此称钳形电流表，由于测量电流方便，被广泛使用。用普通电流表测量电路的电流时，需要切断电路，接入电流表，而钳表可在不切断电路的情况下进行电流测量，即可不停电测量电流，这是钳形电流表的最大特点。

钳形电流表一般可分为磁电式和电磁式两类。用来测量工频交流电的是磁电式，而电磁式为交、直流两用式。除此之外还有一种数字式钳形电流表，它具有读数直观、准确度高、使用方便等优点，同时它还具有一般数字万用表的交直流电压、电阻、二极管的测量功能。钳形电流表钳形电流表当握紧钳形电流表扳手时，电流互感器的铁芯可以张开，被测电流的导线进入钳口内部作为电流互感器的一次绕组。当放松扳手铁心闭合后，根据互感器的原理而在其二次绕组上产生感应电流，电流表指针偏转，从而指示出被测电流的数值。如被测电流过小，可将被测导线在钳口内多绕几圈，然后将读数除以所绕匝数。钳形电流表使用注意事项测量时，应注意身体各部分与带电体保持安全距离，并且应带绝缘手套或干净的线手套。严禁在测量进行过程中切换钳形电流表的档位；若需要换档时，应先将被测导线从钳口退出再更换档位。测量前一定检查表的绝缘性能是否良好。即外壳无破损，手柄应清洁干燥。钳形电流表不能测量裸导体的电流，要严格按电压等级选用钳形电流表，低电压等级的钳形电流表只能测低压系统中的电流，不能测量高压系统中的电流。1、用变压比为100